일본의 연료전지 수요 전망

일본에 있는 한 연구소는 주택 기술과 자동차 기술이 발전됨에 따라 일본의 자국내 연료전지 시장은 2009년 163억 엔보다 99 배가 신장해서 2025년에는 1조6,100억 엔이 될 것으로 예상했다.

 

휘발유-전기 하이브이드(gasoline-electric hybrid)와 전기자동차(electric vehicle)과 경쟁하는 연료전지 자동차가 확산되는 2018년까지는 연료전지 시스템 시장은 주택용 수요가 이끌어 갈 것이라고 후지-케이자이 그룹이 최근 조사보고에서 발표했다.

 

연료전지는 물을 수소와 산소로 분리하는 과정에서 이산화탄소를 배출지 않고 발전을 하는데, 자동차 배출가스를 저감하는 확실한 방법으로 보고 있다. 연료전지 수요는 이달 3월말에 끝나는 2009 회계연도의 163억 엔에서 2015년에는 996억 엔으로 2020년에는 성장하고 있는 주택용 연료전지 시스템 수요때문에 3,000억 엔을 초과할 것으로 예상했다.

이후 이어지는 연료전지 자동차의 확산되는 기세로 2025년에는 연료전지 수요는 자동차용으로 9,900억 엔, 주택용으로는 5,070억 엔까지 될 것이라고 했다.  2025년에는 연료전지 수요는 자동차용과 주택용이 전체 수요의 90%가 될 것이고  나머지가 휴대용 전화기나 다른 휴대용 전자기기에 사용될 것이라고 했다.
   
[Source: Japan Today]

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기술을 선점해야 산다

도요다는 따질 것도 없이 하이브리드 판매에 있어 선두주자라는 것이 인정되는 메이커다. 이를 증명하듯 도요다는 전기자동차에 관련된 기술 특허를 거의 독점하다시피 하고 있다는 것.

 

최근 일본의 특허청에서 전 세계 EV 산업의 특허를 조사한 바에 의하면 16,670 개의 전기 구동 자동차(electric vehicles) [순수 전기자동차(pure electric vehicle), 하이브리드(hybrid EV), 수소연료전지(FCEV) 단, 괘도전동차는 제외]의 특허 중 76%가 일본 자동차 회사가 획득한 특허라고 밝혀졌다.

 

아래 도표에서 보듯이 도요다 자동차가 다른 어떤 자동차 메이커 보다 많은 특허신청을 한 것을 볼 수 있다. 또 놀라운 것은 아래 도표에 나온 숫자는 2001년 부터 2006년까지 신청된 특허 건으로 Prius가 데뷰한 이후라는 것이다.  1995-2000 에 신청된 것 보다 휠씬 특허신청이 많고, 특허 신청 건수는 아직도 늘어나고 있다고 한다.

여기서 놀라운 것은 일본 메이커들은 자국 즉, 일본은 물론 미국, 유럽, 중국등 해외에서도 특허를 확보하고 있는데 우리 현대는 한국 국내에서만 특허를 따 놓고. 해외에는 특허를 확보하지 못한 것으로 나왔다. 이것이 사실인지 아니면 일본 특허청 조사 보고의 농간인지는 몰라도 해외특허 확보가 미진 한 것을 보니 조금 서둘러야겠다는 생각이....

 

[Source: Tech-On

중국 메타놀로 가는차 만든다

Methanol는 보통 알콜이 아니다. 메타놀은 메틸 알콜, 우드 알콜, 우드 납타로도 알련진 화학 약품이다. 이것은 독약이고 10 ml를 마시면 실명하게 되고 100 ml 만 마셔도 생명을 잃게 된다. 그런데  이것이 수소대신 연료전지에 사용될 수 있다는 것. < fuel cells instead of hydrogen>.  이는 바이오 디젤을 만드는데 사용되기도 한다.

 

중국 정부는 자동차 연료로 사용되는 표준을 승인했다고 한다. 미국에서의 에타놀 같이 중국은 순수 휘발유에 화학물질 메타놀을 첨가해 85%까지 만드는 것을 허가했다. 미국에는 E85가 있는데 중국에는 M85가 있게 됐다. 메타놀은 천연개스, 목재, 석탄으로 부터 만들 수가 있다. 그러나 메타놀은 효율이 개솔린이나 에타놀 보다 낮다.

 

예를 들어 개솔린으로 23.5 mpg (9.93 km/L)) 주행하는 차가 에타놀로는 18 mpg (7.6 km/L), 메타놀은 15.5 mpg (6.55km/L) 밖에 안된다.

 

Green Car Advisor 가 알아낸 바에 의하면 메타놀용 파워트레인을 개발하고 있는 첫 중국회사로 세계에서 가장 저렴한 차를 만드는 Geely라고 한다.

 

우리가 특히 경계해야 할 상대는 중국이라는 것. 그들은 뭐든 불법으로 베껴 흉내내는 사람들이다. 중국 정부는 의도적인지는 모르지만 단속도 하지 않는 만큼 중국에 기술이 유츨되는 것은 철저히 막아야 한다.

[Source: Green Car Advisor]

수소연료 자동차가 곧 나오나?

Suzuki 와 Intelligent Energy사는 지난 수년동안 수소연료로 가는 2륜자동차 개발에 힘써왔다.

Crosscage가 컨셉인데 2007에 동경모터쇼에서 처음으로 선보인 바 있다. 금년 초에는 이들의 첫 수소 모터사이클이 앞으로 12개월 내에 생산될 것이라는 소문이 떠돌았었다.

 

이런 기대에 부응이라도 하듯이 스즈키는 지난 번 동경 모터쇼에서 실 사용이 어려운 한쪽 서스펜션 시스템을 채택하는 그림의 떡과 같은 것이 아닌 최신 컨셉을 공개했다. 여기에는 스즈키는 자사의 fuel cell과 저장 시스템을 보여 주었다.

Intelligent Energy의 CEO 헨리 위난드(Henry Winand)는 "이 청정 수소연료 사용 모터사이클은 단순히 모터쇼용이 아닙니다. 가까운 장래에 모든 사람들이 구매할 수 있게 될 것입니다."라고 말했다. 아무래도 일본 만큼 친환경 자동차에 사활을 걸고 세계자동차 산업을 리드하는 데가 없는 것 같다.

 

윈쪽 사진은 2007년 동경모터쇼에 전시되었던 Crosscage concept

GM은 수소연료로 간다?

GM으로 부터 특별히 다른 것을 듣기를 기대하지는 않지만, 이 회사에서 가장 목소리 높여 하이드로젠(수소연료자동차) 제청했던 래리 번즈는 정년퇴직하도록 되어있다.

GM은 H² 자동차를 시장에 내놓는 것에 전력을 다하고 있다.

 

베스 로워리(Beth Lowery), GM의 환경에너지 안전정책 담당 부사장은 수소연료차에 대한 질문에 다음과 같이 자기 웹싸이트에 글을 올렸다.

 

장기적으로 수소는 에너지 공급과 개인 교통의 환경에 대한 영향에 직면한 문제를 해결하는 키 솔루션이라고 믿습니다. 우리들이 작업하고 있는 수소연료 기술은 Chevy Equinox Fuel Cell 자동차의 실제 운전하는 상황에서 대단한 조사결과를 남겨 주었습니다. 그러나, 수소연료의 기반 하부구조는 아직 중요한 장애물로 정부, 학계, 산업이 긴밀히 협동할 필요가 있습니다.

 

로워리는 GM의 단기 책무는 하이브리드와 대체연료 자동차라고 재차 강조했다. 최근에 로워리는  GM의 Voltec 기술의 다음 세대는 Plug-in 하이브리드로 GM을 수익을 낼수있 게 할 것이라고 말했다.

 

[Source: GM]

남보다 더 환경 친화적인 도요다

클린 에너지 테마로 도요다는 11월 Los Angelels Auto Show에 캠리 family 세단을 CNG-hybrid 버젼으로 전시할 계획이라고 한다. 밀러 (Miller) 부사장은 CNG의 infrastructure는 수소 인프라보다 훨씬 앞서고 있으며 미국 전역에 180만 마일이나 파이프 라인이 깔려 있다고 말했다. CNG공급 또한 준비되어 있고 수입에 의존할 필요도 없으며 새로운 정제 방법도 필요 없다고 했다. 이 발표는 오레곤 주의 Portland에서 가진 "Sustainable Mobility Seminar"에서 였는데, 연설자들은 biofuel 개발과 기반시설 hydrogen fuel cells의 지원을 위한 도전에 대한 토론했다.

CNG 주유소는 아직 흔치 않다. 전국에 대략 1,000 개 정도가 있다. 그중에 절반은 일반 사용자에 공개되지 않았다. 그러나 수소 보다는 훨씬 더 풍부하다.
약 1,200개소 E85 충전 펌프가 있다. 미국에 수소충전소중 10 개 정도의 충전소에서는 도요다가 세미나에 전시했던 fuel-cell hybrid를 충분하게 충전할 수가 없다. 이 차는 10,000 psi로 압축한 수소가 필요하지만 어느 곳도 full compression으로 탱크에 충전할 수가 없었다고. 세미나를 조직한 당사자는 환경을 중요시하는 Portland에서 조차 기술을 실지로 보이기 위해 plug-in-hybrid 프리우스에 전기를 재충전할 곳을 찾지 못했다고 한다. 도요다는 plug-in 프리우스를 렌터카 업체에 2009년 후반에 판매할 계획이다.

일반 휘발유차의 대체 차종은 연료( biofuel이나 CNG)던 이런 대체 연료를 주입할 충전소던 기반시설의 부족을 경헙하게 될 것이다. Plug-in hybrid나 fuel-cell 에 흥미가 있는 자가용 수요자들은 차고 접근성이나 차고 안에 전기소켓에 접근이 어려움을 가질 것이라고 세미나에서 한토론자는 말했다. 도요다는 1999년에 CNG 연료자동차를 생산했었다. 그렇지만 휘발유 가격이 저렴했던 때여서 이런 차를 원하는 고객을 찾기가 힘들었었다. 혼다도 마찬가지로 CNG 연료 Civic 판매에 몇년동안 고생했었다. 렌터카 회사가 주 고객이였고 가끔 난방용 자연개스 공급회사가 고객이기도 했다.
그러나 이런 초기 CNG차는 하이브리드 차는 아니였다. 하이브리에 CNG기술을 복합한 것은 대체연료 시스템은 소비자들의 마음에 더 끌 수도 있다.

밀러 부사장은 최근 급속히 늘고 있는 CNG 재고와 풍부한 공급은 미래의 수소 공급 기반시설 확충의 모델이 될 것이라고 했다. 또한 세미나에서 도요다는 프리우스 배터리 교체 가격을 인하할 것이라고 발표했다.

파나소닉과 합작으로 제조한 1 세대 프리우스의 교체 배터리 가격은 $2,299, 2 세대 교체 배터리 가격은 $2,588이다.

니켈-메탈-하이브리드 배터리의 이전 가격은 $2,985였다. 현재 600,000대의 하이브리드카가 도로에서 운행되고 있다. 배터리 가격은 품질보증 기간이 지나 교체하는 가격이다. 신차 구매시 차량에 붙어있는 배터리의 워런티 기간은 킬리포니아 주에서는 10년/150,000마일, 다른 지역에서는 8년/80,000마일이다.

수소연료차 개발 경쟁

많은 자동차 회사들이 수소연료 엔진 개발에 참여하고 있다. 특히 BMW 의 Hydrogen 7 이 가장 주목을 받는다. 그러나 Mazda는 독특하게도 수소 연료 연소 기술의 유리한 입장에 있다.
어쨌거나 마즈다는 현재 Wankel 로타리 엔진을 생산하는 유일한 메이커이다. 흡입과 연소실이 분리되어 있는 로타리 엔진의 특질은 수소의 특성을 급속 연소케 하는데 잘 디자인된 엔진이다. 마즈다는 연소를 보다 더 정확하게 하기 위해 수소의 직접 분사를 이용하고 있다.
피스톤 엔진은 수소를 넣었을 때 역발화하는 문제를 일으킬 수 있지만 마즈다는 수년동안 30개가 넘는 수소연료 로타리 엔진 RX-8s를 성공적으로 시험 운행을 해왔다. 지난 주 파리모터쇼에서 마즈다 유럽 CEO 제임스 무아르는 마즈다는 수소연료 Wankel 에진을 양산할 계획이라고 언론에 말했다. 그러나 이들은 앞으로 5년이 필요하다고 했다.